Les forces intermoléculaires

Les forces intermoléculaires ne sont pas à confondre avec les forces intramoléculaires, qui lient les atomes d'une même molécule ensemble. Dans HCl, les liaisons entre l'hydrogène et le chlore sont intramoléculaires. Celles-ci peuvent être rompues lors des réactions chimiques. Si plusieurs molécules de HCl se lient, c'est grâce aux forces intermoléculaires. Elles sont responsables pour les changements de phase et les propriétés physiques de la matière, tels que la température de fusion et d'ébullition, la solubilité, la volatilité et la densité. En leur absence, toutes les substances seraient des gaz. Les substances solides ont donc des fortes forces intermoléculaires. Les forces intermoléculaires sont plus faibles que les forces intramoléculaires car elles impliquent une attraction ou une répulsion, et non un échange d'électrons. Dans le cas des forces intramoléculaires, lorsque les atomes perdent ou gagnent des électrons, ils deviennent plus chargés et se lient entre eux. En revanche, dans le cas des forces intermoléculaires, la substance ne réagit pas et la charge totale des molécules tend vers zéro. Mais une légère polarité peut tout de même être observée en fonction de l'orientation des différents atomes de la molécule. Ainsi, elle peut avoir une charge partielle négative et une charge partielle positive, et ces endroits attirent ou repoussent les autres molécules.

Forces de dispersion ou forces de London

Présentes dans toutes les molécules, les forces de dispersion sont l'apparition momentanée d'un dipôle. Un dipôle est un centre d'action des charges positives et négatives qui se propage dans toute la molécule. Dans les molécules non-polaires, c'est la seule force présente à quelconque moment. Les forces de London sont d'ailleurs les forces intermoléculaires les plus faibles. Au fur et à mesure que la masse molaire d'une molécule augmente, les forces de dispersion augmentent. Pourquoi? Le nombre d'électrons et la polarisabilité peuvent alors s'accroître. La polarisabilité est la facilité avec laquelle les atomes peuvent former ces dipôles instantanés. Les forces de London sont donc plus fortes. La forme des molécules influence également les forces de London. Les molécules ayant une forme linéaire ont une plus grande surface de contact et des forces de dispersion plus élevées. En revanche, les molécules ayant une forme sphérique ont une plus petite surface de contact et des forces de dispersion plus faibles. Pour résumer, plus la masse molaire est élevée et plus la surface de contact est grande, plus les forces de London sont importantes.

Forces dipôle-dipôle

Dans une molécule polaire, les forces dipôle-dipôle résultent de l'attraction entre les charges opposées. Par exemple, puisque HF est une molécule polaire, il y a une attraction entre ses pôles de charge opposée et une répulsion entre ses pôles de même charge. Dans ce cas, les dipôles sont créés par les différences d'électronégativité de H et F. Sa présence augmente l'énergie nécessaire à la séparation des molécules et entraîne alors une élévation de la température d'ébullition et de fusion.

Forces hydrogène

Si les forces de London sont les plus faibles, les forces hydrogène sont les forces intermoléculaires les plus fortes. Les forces hydrogène sont un type des forces dipôle-dipôle qui a lieu lors de la liaison de l'atome d'hydrogène et un élément très éléctronégatif et réactif, tel l'azote (N), l'oxygène (O) ou le fluor (F). Ces forces créent un dipôle puissant permanent qui cause une augmentation considérable du point d'ébullition.

Forces ion-dipôle

Les forces ion-dipôle résultent de l'attraction électrostatique entre un ion et une molécule polaire en solution. Ils jouent un rôle important dans la solubilisation des composés ioniques. Par exemple, lorsque l'ion NaCl se dissous dans la solution polaire de H2O, l'ion sodium positif est attiré par les atomes d'oxygène légèrement négatifs de l'eau, tandis que l'ion chlorure négatif est attiré par les atomes d'hydrogène légèrement positifs.